一、使用性能原則

（一）滿足模具工作條件要求

冷作模具方面：

冷作模具在工作時(shí)，像沖裁厚板沖模等，通常會(huì)承受較大的沖擊載荷，并且是處于常溫環(huán)境下作業(yè)，同時(shí)還伴有摩擦磨損情況?；谶@樣的工作條件，材料需要具備高韌性，以此來抵御反復(fù)沖擊，防止出現(xiàn)開裂問題。此外，材料還得有足夠的硬度，較高的硬度有助于保證良好的耐磨性，確保模具刃口在長(zhǎng)時(shí)間使用后依然能夠保持鋒利。例如，Cr12MoV 這種冷作模具鋼，在汽車大梁鋼板沖裁的沖模應(yīng)用場(chǎng)景中，憑借自身出色的高韌性與高硬度，即便經(jīng)歷大量沖裁作業(yè)，其刃口也不容易出現(xiàn)崩刃、開裂等情況，完全能夠滿足實(shí)際使用需求。

熱作模具方面：

熱作模具，以壓鑄模具為例，其工作環(huán)境較為嚴(yán)苛，工作溫度往往可達(dá)幾百攝氏度，需要承受交變熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，所處環(huán)境存在氧化及腐蝕情況，并且要與高溫液態(tài)金屬直接接觸。鑒于此，所選材料必須具備良好的高溫強(qiáng)度，如此才能在高溫環(huán)境下維持足夠的力學(xué)性能，有效應(yīng)對(duì)熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力的反復(fù)作用。同時(shí)，材料還需擁有優(yōu)異的熱疲勞性能，畢竟在頻繁的熱脹冷縮過程中，如果熱疲勞性能欠佳，模具很容易產(chǎn)生裂紋。另外，良好的抗氧化、抗腐蝕性能也是必不可少的，像常用于鋁合金壓鑄模具的 H13 鋼，它在高溫下強(qiáng)度損失相對(duì)較小，經(jīng)過多次壓鑄循環(huán)后，不容易因熱疲勞而出現(xiàn)裂紋，而且能夠很好地抵抗鋁合金液的侵蝕，保障壓鑄模具可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地開展工作。

塑料模具方面：

就塑料模具中的注塑模具而言，其在工作時(shí)會(huì)與塑料熔體相接觸，要承受一定的壓力以及摩擦力，并且部分模具對(duì)表面質(zhì)量有著較高要求。所以，用于制造此類模具的材料需要具備良好的耐腐蝕性，畢竟不同的塑料具有不同程度的腐蝕性，要能適應(yīng)相應(yīng)的工作環(huán)境。同時(shí)，材料還得有合適的硬度與耐磨性，以確保模具在長(zhǎng)期使用過程中，其形狀和精度不會(huì)受到太大影響。此外，較好的拋光性能也很關(guān)鍵，這有助于加工出表面質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制品。例如，在加工聚碳酸酯等具有一定腐蝕性塑料的注塑模具時(shí)，選用 P20 鋼就比較合適，它具備一定的耐蝕性，硬度適中，無論是加工還是拋光操作都比較便利，能夠使注塑出的塑料制品外觀質(zhì)量達(dá)到較好水平。

（二）具有良好的加工性能

切削加工方面：

在進(jìn)行切削加工時(shí)，材料的硬度最好處于適中狀態(tài)，一般來說，硬度在 HB170 - 250 這個(gè)范圍時(shí)，切削操作相對(duì)容易開展。這是因?yàn)椋绻牧嫌捕冗^高，刀具磨損速度會(huì)加快，切削力也會(huì)增大，進(jìn)而導(dǎo)致加工精度難以控制；而要是材料硬度過低，切屑就不容易折斷，容易劃傷已加工好的表面。例如，高釩高速鋼由于其合金元素含量較高，致使硬度偏大，切削加工起來就比較困難；相對(duì)而言，低碳鋼這類硬度稍低些的材料切削性能會(huì)好一些，不過也要綜合考慮其加工后表面質(zhì)量能否滿足模具的精度要求。在制造一些簡(jiǎn)單形狀模具時(shí)，可以先選用易切削的材料進(jìn)行粗加工，后續(xù)再通過熱處理等方式來調(diào)整硬度，進(jìn)而完成進(jìn)一步的精加工工作。

鍛造方面：

對(duì)于鍛造這一工序，材料擁有較寬的可鍛溫度范圍是比較理想的，這樣在鍛造操作過程中，就能夠擁有更大的溫度調(diào)整空間，便于更好地控制鍛造流程，減少因溫度把控不當(dāng)而出現(xiàn)的鍛造缺陷。比如部分低合金鋼，其可鍛溫度范圍可達(dá)幾百度，工人在操作時(shí)可以更靈活地根據(jù)實(shí)際情況來控制每次的鍛造變形量以及鍛造次數(shù)等。同時(shí)，材料的塑性要好，變形抗力要小。塑性好意味著材料在受到外力作用時(shí)更容易發(fā)生塑性變形，這是順利完成鍛造操作的關(guān)鍵所在；而變形抗力小則意味著所需的鍛造設(shè)備能力不用那么高，能夠節(jié)約能源和成本。像純鋁，它的塑性非常好，變形抗力也極小，鍛造時(shí)很容易成型，不過對(duì)于模具用鋼而言，需要綜合考慮合金元素含量等因素對(duì)塑性和變形抗力的影響，選擇合適的模具鋼種進(jìn)行鍛造，以此來優(yōu)化模具毛坯的質(zhì)量。

熱處理方面：

在熱處理環(huán)節(jié)，材料的淬硬性要合適，也就是淬火后能夠達(dá)到所需要的硬度才行。并且，材料的淬透性也要良好，只有這樣才能保證模具整體性能均勻。另外，材料的回火穩(wěn)定性要強(qiáng)，經(jīng)過回火處理后，材料的性能要能保持穩(wěn)定。例如，T10 鋼的淬硬性較好，但淬透性相對(duì)有限，對(duì)于尺寸較大的模具，可能沒辦法讓整個(gè)截面都達(dá)到均勻的高硬度；而 CrWMn 鋼的淬透性比較好，更適合用來制造那些形狀復(fù)雜、尺寸較大且對(duì)硬度均勻性要求高的冷作模具，而且經(jīng)過回火后，它的硬度、韌性等性能配合得比較合理，能夠滿足模具的使用性能要求。

二、工藝性能原則

（一）鍛造性能好

可鍛溫度范圍因素：

可鍛溫度范圍是衡量材料鍛造性能的重要指標(biāo)之一，較寬的可鍛溫度范圍對(duì)于鍛造操作意義重大。它能夠?yàn)殄懺爝^程提供充足的溫度調(diào)整空間，使得操作人員在實(shí)際操作中可以更從容地依據(jù)具體情況對(duì)鍛造的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行把控，比如鍛造時(shí)每次的變形量、鍛造的次數(shù)等，進(jìn)而減少因溫度控制不佳而引發(fā)的諸如過熱、過燒、鍛造裂紋等缺陷。例如，部分低合金鋼有著相對(duì)較寬的可鍛溫度區(qū)間，在鍛造過程中，操作人員能夠充分利用這一優(yōu)勢(shì)，更靈活地安排鍛造流程，保障鍛造毛坯的質(zhì)量。

塑性與變形抗力因素：

材料的塑性與變形抗力同樣對(duì)鍛造性能有著重要影響。良好的塑性能夠讓材料在受到外力作用時(shí)更容易發(fā)生塑性變形，這是順利完成鍛造操作的關(guān)鍵條件之一。而變形抗力小則意味著在進(jìn)行鍛造時(shí)，所需要的外力相對(duì)較小，也就不需要配備功率過大的大型鍛造設(shè)備，這不僅可以降低設(shè)備成本投入，還能在一定程度上節(jié)約能源。例如，純鋁自身的塑性極佳，變形抗力也極小，所以鍛造時(shí)成型很容易。但對(duì)于模具用鋼來講，就需要綜合考慮其所含合金元素的種類和含量等因素對(duì)塑性和變形抗力的影響，進(jìn)而選擇合適的鋼種進(jìn)行鍛造，以此來提高鍛造毛坯的質(zhì)量，為后續(xù)模具制造奠定良好基礎(chǔ)。

鍛造裂紋敏感性因素：

材料對(duì)鍛造裂紋的敏感性不容忽視，那些對(duì)鍛造裂紋敏感性低的材料，在鍛造過程中出現(xiàn)裂紋等嚴(yán)重缺陷的概率就比較小，這對(duì)于保證鍛造毛坯的質(zhì)量至關(guān)重要。如今，隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，部分新型模具鋼通過優(yōu)化合金成分以及組織結(jié)構(gòu)等方式，使得自身在常規(guī)的鍛造工藝條件下，基本不會(huì)出現(xiàn)裂紋，大大提高了鍛造的合格率，也為模具制造提供了更優(yōu)質(zhì)的毛坯材料。

（二）切削加工性能優(yōu)

硬度影響因素：

材料的硬度是影響切削加工性能的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)材料硬度偏高時(shí)，在切削過程中刀具的磨損速度會(huì)顯著加快，切削力也會(huì)大幅增大，這就使得加工精度很難得到有效控制，加工表面質(zhì)量也容易受到影響。相反，如果材料硬度偏低，切屑就不容易折斷，容易殘留在加工區(qū)域，進(jìn)而劃傷已經(jīng)加工好的表面，影響模具的表面質(zhì)量和尺寸精度。例如，在對(duì)高硬度的硬質(zhì)合金模具進(jìn)行切削加工時(shí)，就需要采用硬度更高的刀具，并且在切削參數(shù)的選擇上也要格外謹(jǐn)慎，否則很容易出現(xiàn)刀具損壞、加工精度不達(dá)標(biāo)等問題。

組織結(jié)構(gòu)影響因素：

材料的組織結(jié)構(gòu)同樣對(duì)切削加工性能有影響。如果材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不均勻，存在硬質(zhì)點(diǎn)等情況，在切削時(shí)刀具就容易受到?jīng)_擊，產(chǎn)生崩刃等現(xiàn)象，而且切削表面的粗糙度也很難保證符合要求。例如，一些含有較多碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)的合金鋼，在切削加工時(shí)就需要采用特殊的刀具以及切削工藝，來盡量減少硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)刀具和加工質(zhì)量的影響。

韌性影響因素：

材料的韌性也和切削加工性能相關(guān)。韌性過大的材料在切削時(shí)，切屑容易呈現(xiàn)連續(xù)的長(zhǎng)條狀，不易折斷和排出，會(huì)纏繞在刀具上，影響切削的繼續(xù)進(jìn)行，并且還可能使加工表面出現(xiàn)撕裂等缺陷。而韌性過小的材料又可能在切削時(shí)出現(xiàn)脆斷，導(dǎo)致加工表面不平整。所以要選擇韌性適中的材料，才能保證切削加工能夠順利、高效地進(jìn)行，獲得質(zhì)量良好的加工表面。

三、經(jīng)濟(jì)性原則

（一）材料成本考量

在模具選材時(shí)，材料本身的價(jià)格是必須要考慮的重要因素之一。要在滿足模具使用性能和工藝性能的基礎(chǔ)上，盡可能選用價(jià)格相對(duì)低廉的材料，以此來控制模具的制造成本。例如，對(duì)于一些形狀比較簡(jiǎn)單、使用要求不是特別高的小型模具，選用常用的碳素工具鋼就能夠滿足基本的使用需求，沒有必要去選用那些價(jià)格高昂的高性能模具鋼。因?yàn)樘妓毓ぞ咪摫旧沓杀据^低，雖然在某些性能方面可能比不上高性能模具鋼，但是對(duì)于這類簡(jiǎn)單模具來說已經(jīng)足夠，這樣可以避免不必要的成本支出，讓模具制造在成本方面更具優(yōu)勢(shì)。

（二）資源供應(yīng)情況

所選材料的資源供應(yīng)是否充足、穩(wěn)定也是一個(gè)關(guān)鍵的考量點(diǎn)。材料應(yīng)當(dāng)來源廣泛，市場(chǎng)供應(yīng)要穩(wěn)定可靠，只有這樣，在采購(gòu)材料時(shí)才能保證按時(shí)、足量地獲取到所需材料，避免出現(xiàn)因材料稀缺而導(dǎo)致的生產(chǎn)延誤等情況。例如，有些進(jìn)口的高端模具材料，盡管它們的性能確實(shí)很優(yōu)良，但是其供應(yīng)渠道往往不太穩(wěn)定，交貨周期也比較長(zhǎng)，對(duì)于那些對(duì)生產(chǎn)周期有著嚴(yán)格要求的模具制造項(xiàng)目來說，就不是最合適的選擇。這種情況下，可以考慮采用性能相當(dāng)且國(guó)內(nèi)供應(yīng)充足的替代材料，確保模具制造能夠按計(jì)劃順利進(jìn)行。

（三）模具使用壽命與性價(jià)比

不能僅僅只關(guān)注材料的初期成本，還要充分考慮模具的使用壽命。有時(shí)候，選用質(zhì)量好、性能可靠的材料，雖然在初期投入的成本會(huì)相對(duì)高一些，但是如果模具能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地工作，從整個(gè)使用周期來看，分?jǐn)偟絾挝划a(chǎn)品上的模具成本反而可能更低，性價(jià)比會(huì)更高。比如高品質(zhì)的熱作模具鋼制成的壓鑄模具，雖然其采購(gòu)成本比較高，但是由于它具備耐磨損、抗熱疲勞等優(yōu)良性能，在實(shí)際使用過程中能夠生產(chǎn)出大量合格的鑄件，長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益是非常可觀的。所以在選材時(shí)，要綜合權(quán)衡初期成本和模具的使用壽命，選擇性價(jià)比最高的材料來制造模具，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。